(57)【要約】【課題】半導体素子等の電子部品を回路基板上に実装してなる電子機器の製造において、前記回路基板上に半田バンプを形成する際、少ない工程で短時間に前記半田バンプを形成する方法を提供するものである。【解決手段】表面に電極パターン３２を形成した前記回路基板３１の表面上に保護膜３３とフィルム３４を設け、レーザー光３５にて前記回路基板３１の前記電極パターン３２上のみに開口部３４ａを形成し、開口部３４ａに半田ペースト３６を充填、溶融、および凝固した後、前記回路基板３１上の前記フィルム３４を剥離することで前記半田バンプ３８を形成するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に電極パターンを形成する工程と、
前記基板の表面に前記電極パターンを覆うように保護膜を形成する工程と、
前記保護膜の表面にフィルムを貼付する工程と、
前記電極パターンが露出するように前記フィルムおよび前記保護膜の各々の一部をレーザー光により除去して開口部を形成する工程と、
前記開口部に半田ペーストを充填する工程と、
前記開口部に充填した前記半田ペーストを溶融後に凝固する工程と、
前記フィルムを剥離する工程からなる半田バンプの形成方法。
【請求項２】
開口部は露出した電極パターンから見て拡開する方向に傾斜を有する請求項１に記載の半田バンプの形成方法。
【請求項３】
レーザー光は炭酸ガスレーザー光である請求項２に記載の半田バンプの形成方法。
【請求項４】
フィルムとして、加熱、紫外線照射等の外的処理により粘着性が低下する接着剤を塗布したものを使用した請求項１に記載の半田バンプの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路基板上への半田バンプの形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の高密度化にともない、半導体素子を始めとする電子部品は小型化、薄型化、多ピン化が進行している。それにより、前記半導体素子と電気的に接続される半導体パッケージ用基板の内部接続端子、前記半導体パッケージ用基板の外部接続端子、および前記外部接続端子や前記半導体素子以外の電子部品と接続される主回路基板上の端子も高密度化を余儀なくされている。従って、各々の上記端子上に形成される半田バンプは狭ピッチ化してきている。
【０００３】
上記した各種の基板への前記半田バンプ形成工程例を図３に示す。
【０００４】
まず、図３（ａ）に示すように、前記基板１の表面には表面保護膜２が形成され、前記表面保護膜２の表面所要位置には下地電極３が形成されている。
【０００５】
前記表面保護膜２と前記下地電極３の上面には、両者の表面を平坦化するために液状レジスト膜４が塗布されている。
【０００６】
次に、前記下地電極３の表面で、前記半田バンプとしての半田突起電極３ａを形成すべき部分のレジストを周知の感光技術によるエッチングで除去し、液状レジスト膜開口部５を形成する。
【０００７】
次に、前記液状レジスト膜４の上面にフィルム状レジスト膜６を貼付し熱または紫外線により硬化させた後、前記液状レジスト膜開口部５の上部に、前記液状レジスト膜開口部５より径の小さいフィルム状レジスト膜開口部７を前記感光技術によるエッチングで形成する。
【０００８】
以上のように２回エッチングすることにより、前記液状レジスト膜開口部５と前記フィルム状レジスト膜開口部７からなる全開口部８が形成される。
【０００９】
次に図３（ｂ）に示すように、前記フィルム状レジスト膜６の表面全体に鉛、錫を順次堆積させる。これにより、前記液状レジスト膜４と前記フィルム状レジスト膜６からなる剥離層９上に堆積した前記鉛、前記錫の被覆層１０と、前記下地電極３上に堆積した前記鉛、前記錫のバンプ金属層１１が形成される。
【００１０】
次に、前記基板１の上表面全体に前記紫外線を照射することにより前記剥離層９と前記表面保護膜２との間の結合力を弱めた後、図３（ｃ）に示すように前記基板１の上表面全体に粘着テープ１３を貼付し、前記粘着テープ１３を前記基板１の表面から離れる方向に引っ張ることで前記剥離層９と前記被覆層１０を同時に前記表面保護膜２より剥離する。
【００１１】
このようにして、前記下地電極３上に堆積した前記バンプ金属層１１のみを表面に残存させることができる。
【００１２】
続いて、例えば３５０℃程度の熱処理により、前記バンプ金属層１１の前記鉛および前記錫を溶融することで、図３（ｄ）に示すように、球状の前記半田突起電極３ａを形成する。
【００１３】
このようにして、前記基板１の上面に前記半田突起電極３ａを形成している。
【００１４】
この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平２−９０６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記従来の構成では、前記全開口部８を形成するために前記液状レジスト膜４と前記フィルム状レジスト膜６をそれぞれ個別にエッチングする必要があるため工数がかかり、前記基板１の製造に時間がかかるという課題があった。
【００１６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、回路基板上に半田バンプを形成する際、少ない工程数で短時間に半田バンプを形成する方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記従来の課題を解決するために、本発明の半田バンプの形成方法は、表面に電極パターンを形成した回路基板の表面上に保護膜とフィルムを設け、レーザー光にて前記回路基板の電極パターン上のみに開口部を形成し、前記開口部に半田ペーストを充填、溶融、および凝固した後、前記回路基板上の前記フィルムを剥離することで半田バンプを形成するものである。
【００１８】
本方法によれば、１回のレーザー光照射のみで極めて容易に開口部の形成が可能となり、上記目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の半田バンプの形成方法によれば、回路基板上に半田バンプを形成する工程の短時間化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における半田バンプの形成方法を示し、（ａ）は回路基板の上面に電極パターンを形成した時の断面図、（ｂ）は（ａ）の上面に保護膜を形成した時の断面図、（ｃ）は（ｂ）の上面にフィルムを貼付した時の断面図、（ｄ）はフィルムと保護膜に開口部を形成した時の断面図、（ｅ）は開口部に半田ペーストを充填した時の断面図、（ｆ）は開口部への半田ペースト充填後の断面図、（ｇ）は半田ペーストを溶融した後の断面図、（ｈ）は半田バンプの形成が完了した時の断面図をそれぞれ示す。
【００２２】
まず、図１（ａ）に示すように、ガラスエポキシ製の回路基板３１の表面における所望の位置に銅からなる電極パターン３２形成をする。
【００２３】
次に、図１（ｂ）に示すように、前記電極パターン３２を覆うように、前記回路基板３１の表面にディップ法を用いて厚さ約３０μｍのエポキシ樹脂からなるソルダーレジストの保護膜３３を形成する。
【００２４】
次に、図１（ｃ）に示すように、前記保護膜３３の表面にポリエチレンナフタレート（以下、ＰＥＮと略す）からなる厚さ約１５０μｍのフィルム３４を貼付する。このとき、前記フィルム３４は前記保護膜３３の粘着性により位置を保持することができる。これにより、後述するリフロー工程中でも前記フィルム３４の位置がずれることはない。
【００２５】
次に、図１（ｄ）に示すように、ＹＡＧレーザー照射装置を用いて前記電極パターン３２が露出するように前記フィルム３４と前記保護膜３３の各々の一部にレーザー光３５を照射して除去することにより、開口部３４ａを形成する。
【００２６】
次に、図１（ｅ）に示すように、半田粒子を含む半田ペースト３６を前記フィルム３４の表面に供給し、スキージ３７で掻き取ることにより、前記開口部３４ａにのみ前記半田ペースト３６を充填する。ここで、前記半田ペースト３６はＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ組成の鉛フリー材料を用いた。
【００２７】
この工程が完了した時の様子を図１（ｆ）に示す。
【００２８】
次に、図１（ｇ）に示すように、前記開口部３４ａに充填した前記半田ペースト３６を溶融後に凝固させるために、前記回路基板３１をピーク温度約２４５℃のリフロー装置に投入する。これにより、前記半田ペースト３６が溶融し、凝固することにより半田バンプ３８が形成される。
【００２９】
次に、図１（ｈ）に示すように、前記フィルム３４を剥離する。この際、リフロー時の熱により前記保護膜３３が十分硬化し、前記フィルム３４との間の粘着性が当初の約半分になるため、従来のように前記粘着テープ１３を貼付して剥離する必要がなく、前記回路基板３１から前記フィルム３４を容易に取り外すことができる。
【００３０】
以上に示した前記レーザー光３５を利用する工程により、前記保護膜３３の一部と前記フィルム３４の一部に前記開口部３４ａを一括して形成できるので、少ない工程数で短時間に前記半田バンプ３８の形成が可能となる。また、前記フィルム３４の剥離も容易となるため、前記半田バンプ３８を形成する工程の所要時間をさらに短くすることができる。
【００３１】
なお、本実施の形態１では前記フィルム３４の材料としてＰＥＮを用いたが、他の例としてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリイミド等、前記レーザー光３５により前記開口部３４ａを形成することが可能な材料であればよい。
【００３２】
また、本実施の形態１では前記開口部３４ａへの前記半田ペースト３６の充填を１回としたが、前記半田バンプ３８を高くする必要がある場合には、１回目の前記半田ペースト３６の充填およびリフローを完了した後に、もう一度前記半田ペースト３６の充填およびリフローを行ってもよい。
【００３３】
すなわち、図１（ｇ）に示すように、リフローにより１回目の前記半田ペースト３６が前記半田バンプ３８となる際に、前記半田ペースト３６の前記半田粒子の隙間が埋まり収縮するので、前記開口部３４ａの上部に空間が生成する。そこへ再度半田ペースト３６を充填してリフローすることで前記半田バンプ３８を高くすることが可能となる。
【００３４】
さらに、本実施の形態１では前記開口部３４ａへの前記半田ペースト３６の充填を大気中で実施しているが、これは真空中で行ってもよい。この場合には前記開口部３４ａに前記半田ペースト３６を充填する際に気泡を咬むことがなくなり、前記半田ペースト３６の充填性をさらに向上させることができる。
【００３５】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における半田バンプの形成方法を示し、（ａ）は回路基板の上面に電極パターンを形成した時の断面図、（ｂ）は（ａ）の上面に保護膜を形成した時の断面図、（ｃ）は（ｂ）の上面に接着剤付きフィルムを貼付した時の断面図、（ｄ）は接着剤付きフィルムと保護膜に開口部を形成した時の断面図、（ｅ）は開口部に半田ペーストを充填した時の断面図、（ｆ）は開口部への半田ペースト充填後の断面図、（ｇ）は半田ペーストを溶融した後の断面図、（ｈ）は半田バンプの形成が完了した時の断面図をそれぞれ示す。
【００３６】
なお、本実施の形態２において、本実施の形態１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００３７】
まず、図２（ａ）に示すように、回路基板３１の表面の所望の位置に電極パターン３２を形成する。
【００３８】
次に、図２（ｂ）に示すように、前記電極パターン３２を覆うように、前記回路基板３１の表面に保護膜３３を形成する。
【００３９】
次に、図２（ｃ）に示すように、前記保護膜３３の上面にＰＥＴからなる厚さ約１５０μｍのフィルム４０を貼付する。ここで前記フィルム４０の前記保護膜３３との接着面には熱可塑性樹脂からなる接着剤３９が塗布されており、前記フィルム４０は前記接着剤３９の粘着性によって前記保護膜３３の上面で、より強固に位置を保持することができる。
【００４０】
次に、図２（ｄ）に示すように、炭酸ガスレーザー照射装置を用いて前記電極パターン３２が露出するように前記保護膜３３と前記接着剤３９を塗布した前記フィルム４０の各々の一部に炭酸ガスレーザー光４１を照射して除去することにより、開口部４０ａを形成する。
【００４１】
ここで、照射するレーザー光に前記炭酸ガスレーザー光４１を用いているので、前記開口部４０ａは図２（ｄ）に示すように露出した電極パターン３２から見て拡開する方向に傾斜を有する形状になる。
【００４２】
次に、図２（ｅ）に示すように、前記半田ペースト３６を前記フィルム４０の表面に供給し、前記スキージ３７で掻き取ることにより、前記開口部４０ａにのみ前記半田ペースト３６を充填する。この際、前記フィルム４０は前記接着剤３９の粘着性によって前記保護膜３３上でより強固に位置を保持することができるため、前記半田ペースト３６を前記スキージ３７で掻き取る際や、後述するリフロー工程中に前記フィルム４０の位置がずれることはない。
【００４３】
この工程が完了したときの様子を図２（ｆ）に示す。
【００４４】
次に、図２（ｇ）に示すように、前記開口部４０ａに充填した前記半田ペースト３６を溶融後に凝固させるためにリフローする。これにより、半田バンプ３８が形成される。
【００４５】
この際、前記炭酸ガスレーザー光４１にて形成した前記開口部４０ａが拡開する方向に傾斜を有する形状であるため、前記半田ペースト３６を充填する際の充填量が実施の形態１に比べ多くなる。従って、１回の前記半田ペースト３６の充填工程でリフロー後の前記半田バンプ３８を高くすることができるため、狭ピッチの前記半田バンプ３８を高く形成する際に特に有用となる。
【００４６】
次に、図２（ｈ）に示すように、前記フィルム４０を取り外す。この際、リフロー時の熱により前記保護膜３３が十分硬化し粘着性が当初の約半分になる上、前記接着剤３９が熱可塑性樹脂であることから接着力が当初の約１／４になるため、前記回路基板３１から前記フィルム４０を容易に取り外すことができる。
【００４７】
以上に示した前記炭酸ガスレーザー光４１を利用する工程により、前記開口部４０ａを一括して形成できるので、少ない工程数で短時間に前記半田バンプ３８の形成が可能となる。また、前記フィルム３４の剥離も容易なため、前記半田バンプ３８を形成する工程の所要時間をさらに短くすることができる。
【００４８】
なお、本実施の形態２では前記フィルム４０の材料としてＰＥＴを用いたが、前記炭酸ガスレーザー光４１による加工が可能であり、形成した開口部４０ａが露出した電極パターン３２から見て拡開する方向に傾斜を有する形状となれば他の材料であっても構わない。
【００４９】
また、前記接着剤３９として熱可塑性樹脂を用いたが、これは例えば紫外線照射により接着力が弱くなるポリオレフィン系基材のアクリル系接着剤のように、加熱に限らず前記紫外線照射等の外的処理によって接着力が弱くなる接着剤を用いてもよい。これにより、接着力は前記紫外線照射前に比べ約１／５になるので、さらに容易にフィルム４０の剥離が可能となる。
【００５０】
この場合、従来においても前記剥離層９と前記被覆層１０を前記表面保護膜２から剥離する際に前記紫外線を照射していたが、確かに前記剥離層９と前記表面保護膜２との間の結合力は弱まるものの、前記紫外線は前記被覆層１０および前記剥離層９をこの順に透過しなければならないため、十分に結合力を弱めることができない。そこで、前記粘着テープ１３を前記基板１の上表面全体に貼付してから前記剥離層９と前記被覆層１０を剥離する必要があり、工程が煩雑化していた。この観点からも本実施の形態２の構成が有用である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明にかかる半田バンプの形成方法は、半田バンプ形成工程の短時間化を図ることが可能になるので、半導体素子を始めとする電子部品等を実装して構成される電子機器に必要な半田バンプ使用の回路基板等の作製に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における半田バンプの形成方法のうち、回路基板の上面に電極パターンを形成した時の断面図、（ｂ）同図１（ａ）の上面に保護膜を形成した時の断面図、（ｃ）同図１（ｂ）の上面にフィルムを貼付した時の断面図、（ｄ）同図１（ｃ）のフィルムと保護膜に開口部を形成した時の断面図、（ｅ）同図１（ｄ）の開口部に半田ペーストを充填した時の断面図、（ｆ）同図１（ｅ）の開口部への半田ペースト充填後の断面図、（ｇ）同図１（ｆ）の半田ペーストを溶融した後の断面図、（ｈ）半田バンプの形成が完了した時の断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態２における半田バンプの形成方法のうち、回路基板の上面に電極パターンを形成した時の断面図、（ｂ）同図２（ａ）の上面に保護膜を形成した時の断面図、（ｃ）同図２（ｂ）の上面に接着剤付きフィルムを貼付した時の断面図、（ｄ）同図２（ｃ）の接着剤付きフィルムと保護膜に開口部を形成した時の断面図、（ｅ）同図２（ｄ）の開口部に半田ペーストを充填した時の断面図、（ｆ）同図２（ｅ）の開口部への半田ペースト充填後の断面図、（ｇ）同図２（ｆ）の半田ペーストを溶融した後の断面図、（ｈ）半田バンプの形成が完了した時の断面図
【図３】従来の半田バンプの形成方法を示す基板断面図
【符号の説明】
【００５３】
３１  回路基板
３２  電極パターン
３３  保護膜
３４  フィルム
３４ａ  開口部
３５  レーザー光
３６  半田ペースト
３７  スキージ
３８  半田バンプ
３９  接着剤
４０  フィルム
４０ａ  開口部
４１  炭酸ガスレーザー光
【図１】
2006245190.tif 000003
【図２】
2006245190.tif 000004
【図３】
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